실루민 개량처리 Al-Si 합금 금속가공기술사 서브노트

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I. 개량처리 (Modification) 개요

1. 공정 부근의 조성의 주조조직에 나타나는 Si는 6각판상의 조대한 결정이 되어 취약해서 실용할 수 없다.
2. 1920년 프랑스인 Pacz가 용탕 중에 불화알칼리를 첨가함으로써 Si의 결정을 미세화하여 이 합금을 실용할 수 있게 되었다.
3. 불화알칼리 외에도 금속나트륨을 알루미늄관에 싸서 넣거나 가성소다, 알칼리염류 등을 넣어도 미세화 효과가 있다.
4. 공정합금의 용탕에 특수한 원소를 첨가하거나, 급냉시키면 공정온도가 낮아지고 공정점의 조성이 이동하여 미세한 조직을 얻을 수 있고 기계적 성질이 개선되는 효과를 개량처리라 한다.
5. 이러한 공정으로는 Al-Si 합금 (실루민) 을 대표적으로 들 수 있다.

II. 본론

1. Al-Si 상태도에 따르면, Si 11.6%로부터 Si 14%로 이동시키는 동시에 공정온도로 내려가게 한다.
2. 이런 공정온도의 강하는 개량처리조건에 따라 다르다.
3. 가장 낮은 온도는 약 555'C 정도인데 이 때 Al함량이 많은 액상선이 연장되어 14% Si에 접근한다.
4. 결과적으로 β상이 과냉되어 개량처리가 이루어진다.
5. 따라서 핵 생성속도는 이 온도가 낮아질수록 크고 공정조직이 미세하게 된다.
6. Na으로 처리 개량한 사형주물과 개량하지 않은 주물의 기계적 성질을 비교하면 아래 그래프와 같다.
7. Na의 첨가는 금속 0.05 ~ 0.1%의 금속 Na 또는 Na0.05% + K0.05%를 알루미늄 캡슐에 넣어서 용탕 속에 넣는다.
8. 개량처리한 후 주입할 때까지의 시간은 20분 정도가 적당하다.

Al-Si계 상태도 : 한국산업인력공단

Al-Si 합금의 기계적 성질 : 한국산업인력공단

III. 실루민의 개량처리

1. 실루민의 개량처리에 있었서는 12%정도까지 함유한 알루미늄합금은 나트륨 또는 나트륨염으로 조직을 개량처리할 수 있다.
2. 규소는 공정규소라 할지라도 서냉되면 조대한 침상으로 나타나기 때문에 재료의 기계적 성질이 저하된다.
3. 그러므로 보통 750 ~ 780'C 에서 용탕의 1.5% 정도의 나트륨염 혼합물 (NaF67% + NaCl33%)을 용탕에 넣고 2~3분간 급격히 교반 시킨 후 10분간 진정시킨 다음 주입하면 규소의 공정조직이 미세하게 된다.
4. 또한 탈가스와 동시에 개량 처리할 수 있도록 혼합염의 배합에 빙정석을 넣고 있다.

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